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유전자 및 지도 단위

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꽃의 두 유전자, 하나는 파란색(B) 대 흰색(b) 꽃잎을 제어하고 다른 하나는 원형(R) 대 타원형(r) 수술을 제어하며 연결되어 있으며 10 맵 단위 떨어져 있습니다. 동형 접합 파란색 타원형 식물과 동형 접합 흰색 둥근 식물을 교배합니다. 생성된 F1 자손은 동형접합 백색 타원형 식물과 교배되어 1,000개의 자손 식물이 얻어진다. 네 가지 표현형 각각에 대해 몇 개의 식물을 예상하십니까?

답은 파란색 타원형과 흰색 원형(부모)이 각각 450개, 파란색 원형과 흰색 원형(재조합)이 각각 50개입니다.

해결 방법은 다음과 같습니다. BBrr(동형 접합 파란색 타원형) X bbRR(동형 접합 흰색 원형)은 BbRr(이형 파란색 원형)의 4배를 제공합니다. 그런 다음 BbRr(결과적인 F1 자손) X bbrr(동형 접합 흰색 타원형)은 BbRr, bbRr, Bbrr 및 bbrr을 제공합니다. 숫자 450과 50이 10지도 단위의 거리와 어떻게 관련되어 있는지 알 수 없지만 BbRr(파란색 원형)과 bbrr(흰색 타원형)은 부모입니다.

출처: Campbell Biology 2017, 313페이지.


내 책에 따르면 지도 단위는 유전자 사이의 거리를 측정하는 단위입니다. 하나의 맵 단위는 1% 재결합 빈도에 해당합니다.


450과 50이라는 숫자가 10지도 단위의 거리와 어떤 관련이 있는지 모르겠습니다.

지도 단위 정보를 사용하는 방법을 이해하는 것이 질문의 요점입니다.

B와 R 유전자가 연결되어 있지 않다면 B 대립 유전자를 가진 배우자는 R 대립 유전자를 가질 확률이 50%, r 대립 유전자를 가질 확률이 50%입니다. 어떤 염색체가 B를 포함하는 염색체와 함께 배우자에 들어갔는지 운이 좋을 것입니다.

그러나 이 질문에서 B와 R 유전자는 같은 염색체에 있습니다. 번식 계획을 감안할 때 F1은 하나의 Br 염색체와 하나의 bR 염색체를 가지고 있습니다. 교차가 발생하지 않는 한 B를 받는 배우자도 r을 받아야 합니다. 교차는 시간의 10%에서 발생합니다. 따라서 배우자 BR, Br, bR, br이 모두 F1에서 나올 가능성이 동등하게 나타나는 대신, 그 확률은 실제로 5%, 45%, 45%, 5%입니다.


F1에 대립유전자를 갖고 있는 두 개의 염색체 사본은 다음과 같다.

B-{10 지도 단위}-r - 파란색 타원형 b-{10 지도 단위}-R - 흰색 원형

말씀하신 대로 1개의 맵 단위는 1%의 재결합 빈도에 해당합니다. 10개의 맵 단위 = 10% 재결합 빈도. 이는 자손이 파란색 원형/흰색 타원형 표현형을 가질 확률이 10%인 반면, 90%는 부모 표현형을 보일 것이라는 것을 의미합니다.

따라서 F2의 450/50(90%/10%) 비율입니다.


일치하는 염기쌍의 수는 게놈에 따라 크게 다르며(염색체의 다른 영역은 교차에 대한 성향이 다름) 교차가 일어나는 감수분열이 난자 형성의 일부인지 여부에도 달려 있습니다. 여성 배우자) 또는 정자 형성 (남성 배우자의 형성).

1 센티모건은 평균적으로 인간의 약 100만 염기쌍에 해당합니다. [1] [2] 1 센티모건에 해당하는 물리적 염색체 거리는 게놈의 장소에 따라 다르고 남성과 여성 간에도 다르기 때문에 관계는 대략적입니다. 수컷. Konget al. 여성 게놈의 길이는 4460cM인 반면 남성 게놈의 길이는 2590cM에 불과하다고 계산했습니다. [삼] 열대열원충 평균 재조합 거리가

15kb per centimorgan: 15kb DNA(15,000개 뉴클레오티드)로 분리된 마커는 세대당 0.01의 예상되는 염색체 교차 비율을 갖습니다. non-syntenic 유전자(다른 염색체에 있는 유전자)는 본질적으로 연결되어 있지 않으며 cM 거리가 적용되지 않습니다.

두 표지자 사이의 유전적 재조합은 두 표지자 사이에 홀수의 염색체 교차가 있는 경우에만 검출되기 때문에 센티모건의 거리는 유전적 재조합의 확률과 정확히 일치하지 않습니다. Poisson 분포에 따라 염색체 교차 수가 분포하는 J. B. S. Haldane의 지도 함수를 가정하면 [4] NS 센티모건은 홀수개의 염색체 교차를 일으키고, 따라서 확률적으로 검출 가능한 유전자 재조합을 일으킬 것입니다.

여기서 sinh는 쌍곡선 사인 함수입니다. 재결합 확률은 대략 NS/100의 작은 값 NS 다음과 같이 50%에 접근합니다. NS 무한대로 갑니다.

공식은 역전될 수 있으며, 재결합 확률의 함수로서 거리를 센티모간 단위로 제공합니다.

센티모건은 J. B. S. Haldane에 의해 유전학자 Thomas Hunt Morgan의 이름을 따서 명명되었습니다. [5] 그러나 모건 단위인 모건은 오늘날 거의 사용되지 않는다.


게놈의 물리적 및 유전적 매핑: 알아야 할 3가지 사항

이 기사는 게놈의 물리적 및 유전적 매핑에 대해 조명합니다. 알아야 할 세 가지 사항은 다음과 같습니다.

(1) 교배 실험에 사용되는 유전 기술 (2) 물리적 매핑의 분자 마커 및 (3) DNA 단편의 제한 매핑.

Thing # 1. 교배 실험에 사용되는 유전 기술:

유전자 매핑은 유전자의 위치와 게놈의 다른 서열 특징을 보여주는 지도를 구성하기 위해 유전 기술을 사용하는 것을 기반으로 합니다. 이러한 유전 기술에는 교배 실험이나 인간의 경우 가족력 조사가 포함됩니다.

유전 매핑은 1865년 Gregor Mendel이 처음 기술한 유전 원리와 유전적 연관에 기반합니다.

유전자 지도는 유전 연구에 활용하기 위해 염색체에서 유전자 또는 특성을 찾기 위해 생성됩니다. 물리적 지도는 특정 문자를 감지하거나 진단하기 위해 특정 마커를 식별하기 위해 생성됩니다.

NS. 유전적 연관:

유전자 연결은 특정 유전자 좌위 또는 유전자에 대한 대립 유전자가 공동으로 유전될 때 발생합니다. 유전적 연관은 Mendel의 법칙이 재발견된 직후 영국의 유전학자인 William Bateson과 Reginald Punnett에 의해 처음 발견되었습니다. 동일한 염색체에 있는 유전적 좌위는 물리적으로 연결되어 있고 감수분열 동안 함께 유지되는 경향이 있으므로 유전적으로 연결되어 있습니다. 예를 들어, 초파리에서 눈 색깔과 날개 길이에 영향을 미치는 유전자는 동일한 염색체에 나타나기 때문에 함께 유전됩니다.

감수분열 동안 염색체의 독립적인 분류로 인해 다른 염색체에 있는 유전자에 대한 대립유전자는 일반적으로 연결되지 않습니다. 염색체가 분리될 때 일부 DNA 교차가 있기 때문에 동일한 염색체의 대립 유전자가 분리되어 다른 딸 세포로 갈 수 있습니다. 대립 유전자가 염색체에서 멀리 떨어져 있으면 교차가 발생할 가능성이 더 높기 때문에 이러한 일이 발생할 가능성이 더 큽니다. 두 유전자 사이의 상대적 거리는 두 개의 연결된 유전 형질을 나타내는 유기체의 자손을 사용하여 계산할 수 있으며 두 형질이 함께 실행되지 않는 자손의 백분율을 찾을 수 있습니다.

두 형질을 모두 나타내지 않는 자손의 비율이 높을수록 염색체에서 더 멀리 떨어져 있습니다. 실험 집단 또는 종의 개체 중에서 일부 표현형 또는 특성은 독립적인 분류로 알려진 방식으로 서로에 대해 무작위로 발생합니다.

오늘날 과학자들은 표현형에 영향을 미치는 유전자가 다른 염색체에서 발견되거나 동일한 염색체에서 재조합이 발생하는 시간의 절반 이상에서 충분히 멀리 떨어져 있을 때 독립적인 분류가 일어난다는 것을 이해합니다. 그러나 많은 경우에 함께 유전되는 동일한 염색체의 유전자라도 예기치 않은 대립 유전자 조합을 가진 자손을 낳습니다. 이는 교차라고 하는 프로세스의 결과입니다.

정상적인 감수분열이 시작될 때 염색체 쌍(어머니의 염색체와 아버지의 염색체로 구성됨)이 서로 얽혀 염색체의 일부 또는 단편을 교환합니다. 그런 다음 쌍은 분리되어 부모가 제공한 조합과 다른 새로운 조합의 유전자를 가진 두 개의 염색체를 형성합니다. 이러한 유전자 재조합 과정을 통해 유기체는 생존에 기여하거나 향상시킬 수 있는 모계 및 부계 특성의 새로운 조합을 가진 자손을 생산할 수 있습니다.

Ii. 유전자 지도:

유전자 지도는 상동 염색체의 교차 동안 재조합 빈도의 관점에서 서로에 대한 알려진 유전자 및/또는 유전 마커의 위치를 ​​보여주는 종 또는 실험 집단의 연결 지도입니다. 두 유전자 마커 사이의 재조합(분리) 빈도가 클수록 더 멀리 떨어져 있는 것으로 가정됩니다. 반대로, 마커 간의 재조합 빈도가 낮을수록 마커 간의 물리적 거리가 더 작아집니다.

역사적으로, 원래 사용된 마커는 코딩 DNA 서열에서 파생된 검출 가능한 표현형(효소 생산, 색상, 모양 등)이었습니다. 현재, 마이크로위성 또는 제한 단편 길이 다형성(RFLP)을 생성하는 것과 같은 비암호화 DNA 서열이 사용되었습니다. 유전자 지도는 연구자가 이미 알려진 마커의 유전적 연결을 테스트하여 다른 유전자와 같은 다른 마커를 찾는 데 도움이 됩니다. 유전자 지도는 물리적 지도나 유전자 지도가 아닙니다.

유전자 분석에 유용하려면 유전자가 최소한 두 가지 형태로 존재하거나 각각 다른 표현형을 지정하는 대립유전자가 있어야 합니다. 이전에는 특정 표현형을 시각적 관찰로 구별할 수 있는 유전자만 연구할 수 있었습니다. 이 접근법은 많은 경우에 단일 표현형 특성이 하나 이상의 유전자에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 곧 구식이 되었습니다. 예를 들어, 1922년에 50개의 유전자가 4개의 초파리 염색체에 매핑되었지만 이 유전자 중 9개는 눈 색깔에 대한 것이었습니다.

연결된 유전자 사이의 교차량이 다르다는 Thomas Hunt Morgan의 관찰(부분적 연결)은 교차 빈도가 염색체에서 유전자를 분리하는 거리를 나타낼 수 있다는 아이디어로 이어졌습니다. Morgan’의 학생 Alfred Sturtevant는 연결 지도라고도 하는 최초의 유전자 지도를 개발했습니다.

Iii. 재조합 빈도:

Sturtevant는 교차가 무작위 이벤트라고 가정했으며, 정렬된 한 쌍의 염색분체를 따라 어떤 위치에서든 교차가 발생할 확률이 동일합니다. 그는 연결된 유전자 사이의 거리가 멀수록 자매가 아닌 염색분체가 유전자 사이의 영역에서 교차할 가능성이 더 크다고 제안했습니다. 재조합 수를 계산함으로써 유전자 사이의 거리를 측정할 수 있습니다. 이 거리는 유전자 지도 단위(m.u.) 또는 센티모건(centimorgan)이라고 하며 100분의 1 감수분열 산물이 재조합된 유전자 사이의 거리로 정의됩니다.

1%의 재조합 주파수(RF)는 1m.u에 해당합니다. 연결 맵은 동일한 염색체에 존재하는 여러 형질 간의 맵 거리를 찾아 생성되며, 이상적으로는 다중 재조합 이벤트의 가능성으로 인해 발생할 부정확성을 피하기 위해 형질 사이에 상당한 간격이 있는 것을 피합니다.

재조합 빈도는 감수 분열 동안 두 유전자좌(또는 유전자) 사이에서 염색체 교차가 일어나는 빈도입니다. 재조합 빈도는 유전적 연결의 척도이며 유전적 연결 지도를 만드는 데 사용됩니다. 감수 분열 동안 염색체는 배우자로 무작위로 분류되어 한 유전자의 대립 유전자의 분리가 다른 유전자의 대립 유전자와 독립적입니다. 이것은 Mendel’s 제2법칙에 명시되어 있으며 독립 구색의 법칙으로 알려져 있습니다.

독립적인 분류의 법칙은 다른 염색체에 있는 유전자에 대해서는 항상 적용되지만 동일한 염색체에 있는 유전자에 대해서는 항상 적용되는 것은 아닙니다. 독립적인 분류의 예로서, 유전자형이 AABB인 순종 동형 접합 부모 균주와 유전자형이 aabb인 다른 순종 균주의 교배를 고려하십시오. A와 a, B와 b는 유전자 A와 B의 대립 유전자를 나타냅니다. 이러한 동형 접합 부모 균주를 교배하면 유전자형이 AaBb인 F1 세대 자손이 생성됩니다.

F1 자손 AaBb는 감수분열 동안 유전자 A의 대립유전자가 유전자 B의 대립유전자와 독립적으로 분류되기 때문에 동일한 빈도(25%)로 AB, Ab, aB 및 ab인 배우자를 생성합니다. 4개의 배우자 중 2개(50%) Ab 및 aB-는 부모 세대에 존재하지 않았습니다. 이 배우자는 재조합 배우자를 나타냅니다. 재조합 배우자는 이배체 세포를 구성하는 두 반수체 배우자와 다른 배우자입니다. 이 예에서 재조합 빈도는 4개의 배우자 중 2개가 재조합 배우자였기 때문에 50%입니다.

두 유전자가 서로 다른 염색체에 위치하거나 동일한 염색체에 광범위하게 분리되어 있는 경우 재조합 빈도는 50%가 됩니다. 이것은 독립적인 구색의 결과입니다. 두 유전자가 같은 염색체에 가까이 있을 때는 독립적으로 분류되지 않고 연결되어 있다고 합니다. 연결된 유전자의 재조합 빈도는 50% 미만입니다.

연결의 예로서 William Bateson과 Reginald Punnett의 고전적인 실험을 고려하십시오. 그들은 완두콩의 형질 유전에 관심이 있었고 꽃 색깔 유전자(P-보라색 및 p-빨간색)와 꽃가루 알갱이 모양에 영향을 미치는 유전자(L-long 및 I-round)의 두 가지 유전자를 연구하고 있었습니다. 그들은 순수 라인 PPLL과 ppll을 교차한 다음 결과 PpL1 라인을 자체 교차했습니다.

Mendelian 유전학에 따르면 예상되는 표현형은 PL:P1:pL:p1의 9:3:3:1 비율로 발생합니다. 놀랍게도 그들은 PL과 pi의 빈도가 증가하고 P1과 pL의 빈도가 감소하는 것을 관찰했습니다(표 21.1).

그들의 실험은 P와 L 대립유전자와 p와 l 대립유전자 사이의 연관성을 밝혀냈습니다. L과 함께 발생하는 P 및 I와 함께 발생하는 p의 빈도는 재조합 PI 및 pL의 빈도보다 큽니다. 재결합 빈도는 이 실험에서 직접 계산할 수 없지만 50% 미만입니다. 이 경우의 자손은 하나의 염색체에 연결된 두 개의 우성 대립유전자를 받았습니다(커플링 또는 시스 배열이라고 함).

그러나 교배 후 일부 자손은 한 형질(예: 보라색)에 대한 우성 대립유전자를 가진 하나의 부모 염색체를 받았을 수 있으며 두 번째 형질(예: 원형)에 대한 열성 대립유전자와 연결된 다른 부모 염색체(예: , 빨간색 및 긴). 이것을 반발 또는 Trans-arrangement라고 합니다.

여기의 표현형은 여전히 ​​자주색이고 길지만 이 개체와 열성 부모의 시험 교배는 두 교배 표현형의 훨씬 더 많은 비율을 가진 자손을 생산할 것입니다. 이 예에서는 그러한 문제가 가능성이 없어 보일 수 있지만 일부 작물에서 질병 저항성을 위해 육종하는 동안 불리한 반발 연결이 나타납니다.

두 개의 유전자가 동일한 염색체에 있을 때, 유전자 간의 교차를 생성하는 재조합의 가능성은 두 유전자 사이의 거리와 직접적인 관련이 있습니다. 따라서, 재조합 빈도의 사용은 연결 지도 또는 유전자 지도를 개발하는 데 사용되었습니다.

Iv. 박테리아의 유전자 매핑:

박테리아는 반수체 유기체이며 감수 분열을 겪지 않습니다. 따라서 유전학자들은 유전 지도를 만들기 위해 다른 방법을 사용하여 박테리아 DNA의 상동 부분 사이에 교차를 유도했습니다.

그들은 박테리아에서 일어나는 세 가지 재조합 방법을 사용했습니다.

(a) 접합 - 두 박테리아가 물리적으로 접촉하고 한 박테리아(공여자)가 DNA를 두 번째 박테리아(수혜자)에게 전달합니다. 전달된 DNA는 일부 또는 가능하게는 공여자 세포의 전체 염색체의 사본일 수 있거나 플라스미드에 통합된 최대 1mb 길이의 염색체 DNA 단편일 수 있습니다. 후자는 에피솜 전이라고 하며,

(b) 형질도입(Transduction) - 박테리오파지를 통해 기증자에서 수혜자에게 최대 50kb 정도의 작은 DNA 조각을 전달하는 것입니다.

(c) 형질전환 - 수혜자 세포는 기증자 세포에서 방출된 DNA 단편(거의 50kb 이상)을 환경에서 받아들입니다.

박테리아에서 연구된 표현형은 우성 또는 야생형 균주에서 트립토판을 합성하는 능력과 열성 대립유전자인 다른 균주에서 트립토판을 합성할 수 없는 것과 같은 생화학적 특성입니다. 유전자 전달은 일반적으로 우성 유전자를 소유한 공여자 균주와 열성 유전자를 소유한 수용 균주 사이에 설정됩니다. 수혜자에게로의 전이는 연구 중인 유전자에 의해 지정된 생화학적 기능의 달성을 확인함으로써 모니터링됩니다. 이것은 (그림 21.1)로 이해할 수 있습니다. 여기에서, 야생 균주로부터 트립토판 합성을 위한 기능적 유전자는 그 유전자의 기능적 카피가 없는 수용자에게 전달되고 있다(trp –).

이 수용자를 영양요구성(트립토판이 제공되어야만 생존할 수 있는 박테리아)이라고 합니다. 야생 균주(trp + )는 생존을 위해 트립토판을 필요로 하지 않습니다. 전달 후, 전달된 유전자를 수용자 세포의 염색체에 통합하기 위해 두 개의 교차가 필요하여 수용자를 trp”에서 trp+로 변환합니다.

지도의 정확한 세부 사항은 사용되는 유전자 전달 방법에 따라 다릅니다. 접합 동안 DNA는 끈이 튜브를 통해 당겨지는 것과 같은 방식으로 기증자에서 수혜자에게 전달됩니다. 따라서 DNA 분자에서 마커의 상대적 위치는 마커가 수용 세포에 나타나는 시간을 결정하여 매핑할 수 있습니다. 예를 들어 그림 21.2에서 마커 A, B 및 C는 접합 시작 8, 20 및 30분 후에 전송됩니다. 전체 E. coli DNA는 약 환승까지 100분.

형질전환 및 형질전환 매핑의 경우, 전달된 DNA 세그먼트가 짧기 때문에(<50kb) 상대적으로 서로 가까운 유전자를 매핑할 수 있으므로 두 유전자가 함께 전달될 확률은 박테리아 DNA에 얼마나 가까이 있는지에 따라 달라집니다( 그림 21.3).

Elie Wollman과 Francois Jacob(1950년대)은 박테리아에서 최초의 유전 지도화 실험을 수행했습니다. 그들은 E. coli의 Hfr(Hfr-High frequency of recombination)과 F–(F– 생식 인자) 균주 간의 접합 실험에서 유전자의 선형 전달을 연구했습니다. 실험 중에 그들은 “중단 교미”라고 하는 특정 시간에 박테리아 간의 접합을 방해했습니다. 그들은 유전자가 수용 세포에 들어가는 데 걸리는 시간이 염색체를 따라 배열된 순서와 직접적인 관련이 있다는 것을 알아냈습니다.

이 실험은 (a) Hfr 기증자의 염색체가 F-수혜자 세포에 선형 방식으로 전달된다는 가설을 제시하기 위해 유도했습니다. (b) 염색체를 따라 유전자의 순서는 다양한 수혜자에게 들어가는 유전자.

접합 연구는 원형 대장균 염색체를 따라 1,000개 이상의 유전자를 매핑하는 데 사용되었습니다. 유전 지도는 분 단위로 표시됩니다. 예를 들어 E. coli 염색체의 길이는 100분이고 완전한 염색체의 접합 전달은 약 100분이 걸립니다(그림 21.4).

V. 가계 분석에 의한 인간의 유전자 매핑:

인간 염색체를 지도화하기 위해 분명히 통제된 짝짓기 실험을 수행할 수 없습니다. 그러나 여러 세대의 친척들 간의 연관성을 조사하여 지도 위치를 추정하는 것은 가능합니다. 이것은 제한된 데이터만 사용할 수 있고 인간의 결혼이 편리한 시험 교배를 초래하는 경우가 드물기 때문에 해석이 어려운 경우가 많다는 것을 의미하며, 종종 한 명 이상의 가족 구성원이 죽었거나 협력할 의사가 없기 때문에 한 명 이상의 가족 구성원의 유전자형을 얻을 수 없습니다.

예를 들어, 적어도 3세대의 모든 구성원이 표본을 채취하기 위해 살아 있었던 유타의 여러 대규모 모르몬 가족의 혈액 표본을 수집하고 보관했습니다. 이것들은 이미 유전적 연관 관계를 확립하는 데 사용되었으며, 확인된 다른 인간 유전자를 연구하는 데 앞으로 몇 년 동안 사용할 수 있을 것입니다.

물건 # 2. 물리적 매핑의 분자 마커:

다른 유형의 분자 마커는 다른 유기체/개체의 관계를 이해하고 확인하고 특성을 감지하거나 진단하는 데 사용됩니다. 이 마커는 게놈의 특정 특성/결함을 감지하는 데 사용할 수 있는 젤의 특정 특성(밴딩 패턴)을 찾는 것입니다. 물리적 매핑은 유전자 매핑과 달리 게놈에서 유전자/문자의 위치를 ​​찾는 것이 아니라 게놈 DNA를 가공하여 고유한 패턴을 만드는 것입니다.

작업의 목적과 센터에서 사용할 수 있는 시설에 따라 사용되는 여러 분자 마커가 있습니다. 이러한 마커를 사용하여 유기체의 지도(예: 전기영동 패턴)를 만드는 것을 ‘물리적 매핑’이라고 합니다. 물리적 매핑에 사용되는 분자 마커는 아래에 설명되어 있습니다. 생물학적 문제를 해결하고 법적 절차를 돕기 위해 새로운 기술도 동시에 개발됩니다.

제한 단편 길이 다형성(RFLP):

RFLP는 분자 생물학자들이 다른 세포로 전달되는 특정 DNA 서열을 추적하는 데 사용하는 방법입니다. RFLP는 다양한 목표를 달성하기 위해 다양한 설정에서 사용할 수 있습니다. RFLP는 친자 관계 사건이나 형사 사건에서 DNA 샘플의 출처를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.

RFLP는 개인의 질병 상태를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. RFLP는 centiMorgans에서 측정된 RFLP 유전자좌 사이의 거리를 가진 유전자 지도로 이어질 수 있는 재조합 속도를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

분자 마커인 RFLP는 단일 클론/제한 효소 조합에 특이적입니다. 특정 제한 엔도뉴클레아제로 해당 DNA 샘플을 분해한 후 길이가 다른 단편의 존재에 의해 검출될 수 있는 상동 DNA 서열의 차이입니다. 대부분의 RFLP 마커는 공동 우성(이형 접합체 샘플의 두 대립형질 모두 검출됨)이며 고도로 유전자좌 특이적입니다.

RFLP 프로브는 겔 전기영동에 의해 분리된 분해된 DNA 샘플의 하나 이상의 단편과 혼성화하는 표지된 DNA 서열이며, 따라서 특정 유전자좌에서 특정 유전자형에 특징적인 독특한 블로팅 패턴을 드러냅니다. 짧은 단일 또는 적은 복제 게놈 DNA 또는 cDNA 클론은 일반적으로 RFLP 프로브로 사용됩니다. RFLP 프로브는 게놈 지도 작성 및 변이 분석(유전자형 분석, 법의학, 친자 확인 검사, 유전 질환 진단 등)에 자주 사용됩니다(그림 21.5).

일반적으로 개별 표본의 DNA를 먼저 추출하고 정제합니다. 정제된 DNA는 중합효소연쇄반응(PCR)에 의해 증폭될 수 있습니다. 그런 다음 해당 DNA는 적절한 엔도뉴클레아제를 사용하여 제한 단편으로 절단되며, 효소에 의해 인식되는 인식 서열 또는 제한 부위라고 하는 특정 DNA 서열이 있는 경우에만 DNA 분자를 절단합니다. .

이들 서열은 각 효소에 특이적이며 길이가 4개, 6개, 8개, 10개 또는 12개 염기쌍일 수 있습니다. 제한 부위에 염기쌍이 많을수록 더 구체적이고 절단할 위치를 찾을 확률이 낮아집니다. 그 다음 제한 단편은 아가로스 겔 전기영동에 의해 길이에 따라 분리됩니다. 생성된 젤은 서던 블롯팅으로 향상될 수 있습니다. 대안적으로, 단편은 각각 에티듐 브로마이드 염색 또는 은 염색과 같은 방법을 사용하여 아가로스 겔의 전처리 또는 후처리에 의해 시각화될 수 있습니다.

RFLP는 잠재적으로 해로운 유전자의 존재에 대한 인간 DNA 스크리닝을 포함하여 생물학의 많은 영역에서 귀중한 정보를 제공했습니다(그림 21.6). DNA “지문”범죄 용의자의 무죄 또는 유죄 가능성을 입증하는 증거 제공. 제한효소에 의해 절단된 위치(제한부위) 사이의 거리는 삽입, 결실 또는 전이로 인해 개인마다 다릅니다.

이로 인해 단편의 길이가 달라지고 특정 앰플리콘의 위치가 개인마다 다릅니다(따라서 다형성). 이것은 유전적으로 개인을 구별하는 데 사용할 수 있습니다. 아이들은 부모로부터 유전적 요소를 물려받기 때문에 개인 간의 유전적 관계를 보여줄 수도 있습니다. 미토콘드리아 DNA RFLP 분석은 모성 관계의 결정으로 이어질 수 있습니다.

단편은 또한 결과 일배체형(‘반수체 유전자형’)을 비교하여 종 간의 관계를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. RFLP는 마커 지원 선택에 사용되는 기술입니다. 말단 제한 단편 길이 다형성(TRFLP 또는 때때로 T-RFLP)은 혼합 종 샘플에서 박테리아 군집을 특성화하기 위해 처음에 개발된 분자 생물학 기술입니다. 이 기술은 토양 곰팡이를 포함한 다른 그룹에도 적용되었습니다.

이 기술은 형광 태그로 표시된 프라이머 쌍을 사용하여 DNA를 PCR 증폭하여 작동합니다. 그런 다음 PCR 산물은 RFLP 효소를 사용하여 분해되고 결과 패턴은 DNA 시퀀서를 사용하여 시각화됩니다. 결과는 TRFLP 프로파일의 밴드 또는 피크를 단순히 계산하고 비교하거나 하나 이상의 TRFLP 실행에서 밴드를 알려진 종의 데이터베이스와 일치시켜 분석됩니다.

ii. 두 RFLP 유전자좌 사이의 거리 측정:

두 유전자좌 사이의 유전적 거리를 계산하려면 재조합을 관찰할 수 있어야 합니다. 전통적으로 이것은 표현형을 관찰하여 수행되었지만 RFLP 분석을 통해 두 RFLP 유전자좌가 유전자의 일부인지 여부에 관계없이 두 RFLP 유전자좌 사이의 유전적 거리를 측정할 수 있습니다. 초파리의 간단한 예를 살펴보겠습니다. 각 궤적에서 2개의 RFLP 대역이 가능한 2개의 RFLP 궤적(그림 21.7).

이 유전자좌는 여성(왼쪽)과 남성(오른쪽)의 동일한 염색체에 있습니다. 상부 유전자좌는 1과 3이라는 두 개의 서로 다른 밴드를 생성할 수 있습니다. 하부 유전자좌는 2 또는 4라는 밴드를 생성할 수 있습니다. 수컷은 상부 유전자좌의 밴드 1과 하부 유전자좌의 밴드 2에 대해 동형 접합체입니다. 암컷은 두 유전자좌 모두에서 이형접합체이다. RFLP 밴딩 패턴은 아래의 Southern blot에서 볼 수 있습니다(그림 21.8).

수컷은 한 가지 유형의 배우자(1과 2)만 생산할 수 있지만 암컷은 4개의 다른 배우자를 생산할 수 있습니다. 가능한 4개 중 2개는 왼쪽 염색체의 동일한 1번과 2번 염색체 또는 오른쪽 염색체 3번과 4번의 RFLP 밴드를 모두 가지고 있기 때문에 부모라고 합니다. 다른 두 염색체는 두 유전자좌 사이에서 재조합이 일어나서 RFLP 밴드가 혼합되어 이제 1이 4에 연결되고 3이 2에 연결되기 때문에 재조합입니다.

이 두 파리가 짝짓기를 할 때 4개의 가능한 자손의 빈도를 측정할 수 있고 이 정보에서 두 RFLP 유전자좌(위쪽과 아래쪽) 사이의 유전적 거리를 결정할 수 있습니다(그림 21.9).

이 예에서, 자손의 70%는 부모 유전자형 난에서 생산되었고 30%는 재조합 유전자형 난에서 생산되었습니다. 따라서 이 두 RFLP 유전자좌는 서로 30 센티모건입니다.

RFLP 분석을 위한 충분한 DNA의 분리는 시간이 많이 걸리고 노동 집약적입니다. 그러나 PCR은 일반적으로 2-3시간 내에 매우 소량의 DNA를 RFLP 분석에 필요한 수준으로 증폭하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 더 많은 샘플을 더 짧은 시간에 분석할 수 있습니다. 이 기술의 대체 이름은 CAPS(Cleaved Amplified Polymorphic Sequence) 분석입니다.

RFLP는 제한 효소 절단, 전기영동, 서던 블롯팅 및 특정 서열의 검출을 포함하는 다단계 절차입니다. 시간이 많이 걸리는 과정입니다.

무작위 증폭 다형성 DNA(RAPD):

이 기술은 분류학적 정체성을 결정하고, 친족 관계를 평가하고, 특이적 유전자 흐름을 감지하고, 잡종 종분화를 분석하고, 특이적 프로브를 만드는 데 사용할 수 있습니다. RAPD의 장점은 익명 게놈에 대한 작업에 대한 적합성, 제한된 DNA를 사용할 수 있는 작업에 대한 적용성, 효율성 및 낮은 비용을 포함합니다. 또한 개체, 품종 또는 접속품을 구별하는 데 유용합니다. RAPD는 또한 법의학 또는 농업 목적뿐만 아니라 생태학적 목적을 위해 무성으로 번식된 식물 품종을 식별하는 데에도 적용됩니다.

RAPD에서는 다양한 프라이머를 사용하여 다양한 분류학적 수준에서 진단할 수 있는 분자 특성을 생성할 수 있습니다. 이것은 실제로 제거된 PCR 버전이지만 프라이머 디자인에서 단일 서열을 사용합니다(즉, PCR에는 두 개의 프라이머가 여전히 필요합니다. 동일한 프라이머가 양쪽 끝에 사용됨).

프라이머는 구체적으로 설계될 수 있지만 무작위로 선택될 수 있으며 실험 재료를 비교해야 하는 다른 대조 샘플뿐만 아니라 관심 재료를 모두 포함하는 일련의 샘플을 증폭하는 데 사용됩니다. 프라이머 길이의 선택은 결과 증폭 패턴에서 밴드 복잡성을 결정하는 데 중요합니다. 결국 관심 샘플과 다른 샘플을 구별할 수 있는 특정 프로브가 발견될 것입니다.

기존 PCR 분석과 달리 RAPD(‘rapid’로 발음)는 표적 유기체의 DNA 서열에 대한 특정 지식이 필요하지 않습니다. 프라이머’ 서열에 상보적. 예를 들어, 프라이머가 너무 멀리 떨어져 있거나 프라이머의 3′ 말단이 서로 마주하지 않으면 단편이 생성되지 않습니다.

따라서 이전에 프라이머에 상보적이었던 위치의 주형 DNA에 돌연변이가 발생하면 PCR 산물이 생성되지 않아 겔에서 증폭된 DNA 세그먼트의 패턴이 달라집니다(그림 21.10). RAPD는 많은 박테리아 종에 대한 저렴하면서도 강력한 타이핑 방법입니다.

RAPD 증폭 제품은 가변(다형성) 또는 일정(비다형성)일 수 있습니다. 한 종 내의 여러 개체와 속 내의 종에 대한 RAPD 분석에서 속을 진단하는 불변 단편과 속 종 간에 다형성인 단편이 식별될 수 있습니다. RAPD는 다양한 분류학적 수준에서 유전자형의 융합을 분석하는 데 적용될 수 있습니다. 개체 수준에서 RAPD 마커는 혈통 분석에 적용될 수 있는 반면, 개체군 수준에서 RAPD는 잡종 개체군, 종 또는 아종을 감지할 수 있습니다.

유전자형 하이브리드의 검출은 조사 중인 모 유전자형에 대한 진단 RAPD 마커의 식별에 의존합니다. 그러나 RAPD 마커는 예를 들어 상호 특이적 비교에서 멀리 관련된 개인 간의 유전적 거리를 과소평가하는 경향이 있습니다.

종 수준 이상의 분류학 연구에 RAPD를 사용할 때는 주의하는 것이 좋습니다. 기존의 RFLP 기술은 각 개별 자손에 대한 친자 관계를 결정할 필요가 있기 때문에 큰 자손 클러치를 가진 종의 친자 관계 분석 및 번식 성공 평가에는 적합하지 않습니다. RAPD 지문 인식은 이러한 경우에 대한 준비된 대안을 제공합니다.

합성 자손은 어머니와 잠재적 아버지의 동일한 양의 DNA를 혼합하여 생성될 수 있습니다. 합성 자손의 증폭 산물은 이상적으로는 이러한 부모의 단일 자손에 나타나는 밴드의 완전한 보완을 포함해야 합니다(표 21.2).

ii. RAPD의 한계:

1. 거의 모든 RAPD 마커가 우성입니다. 즉, DNA 세그먼트가 이형 접합체(1개 사본) 또는 동형 접합체(2개 사본)인 유전자좌에서 증폭되는지 여부를 구별할 수 없습니다. 동일한 유전자좌에서 증폭된 다른 크기의 DNA 세그먼트로 관찰되는 공동 우성 RAPD 마커는 드물게 검출됩니다.

2. PCR은 효소 반응이므로 template DNA의 품질과 농도, PCR 성분의 농도 및 PCR 주기 조건이 결과에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 RAPD 기술은 실험실에 의존하기로 악명이 높으며 재현할 수 있으려면 신중하게 개발된 실험실 프로토콜이 필요합니다.

3. 프라이머와 템플릿이 일치하지 않으면 PCR 산물이 전혀 없을 뿐만 아니라 산물의 양이 감소할 수 있습니다. 따라서 RAPD 결과는 해석하기 어려울 수 있습니다.

증폭 단편 길이 다형성(AFLP):

AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism)는 1990년대 초반 Keygene에서 개발한 PCR(polymerase chain reaction) 기반 유전자 지문 기술입니다. AFLP는 기원과 복잡성이 다양한 게놈 DNA의 지문 채취에 사용할 수 있습니다. 증폭 반응은 엄격하고 다양하며 강력하며 정량적인 것으로 보입니다.

AFLP는 매우 복잡한 지문(RAPD가 20개를 생성하는 100개 밴드)을 생성할 수 있지만 합리적인 품질의 DNA가 필요하고 실험적으로 더 까다로운 기술입니다. AFLP는 제한 효소를 사용하여 게놈 DNA를 절단한 다음 제한 단편의 끝에 상보적인 이중 가닥 어댑터를 연결합니다.

그런 다음 제한 단편의 하위 집합은 어댑터 및 제한 부위 단편에 상보적인 2개의 프라이머를 사용하여 증폭됩니다. 단편은 자동 방사선 또는 형광 방법을 통해 변성 폴리아크릴아미드 젤에서 시각화됩니다.

AFLP-PCR은 DNA의 다형성을 검출하는 매우 민감한 방법입니다. 이 기술은 원래 1993년 Vos와 Zabeau에 의해 기술되었습니다. 이 기술의 절차는 세 단계로 나뉩니다(그림 21.11).

1. 자주 절단되는 하나 이상의 제한 효소(Msel, 4 bp 인식 서열)와 덜 자주 절단되는 제한 효소(EcoRI, 6 bp 인식 서열)로 전체 세포 DNA의 소화. 생성된 단편은 말단 특이적 어댑터 분자에 연결됩니다.

2. 상응하는 어댑터 및 제한 부위 특이적 서열을 갖는 2개의 PCR 프라이머로 이들 단편 중 일부를 선택적으로 증폭.

3. 겔 매트릭스에서 앰플리콘의 전기영동 분리 후 밴드 패턴의 시각화.

두 번째, “선택적”, PCR에서는 첫 번째 제품을 주형으로 사용하여 사용자가 선택한 두 개의 추가 염기를 포함하는 프라이머를 사용합니다. 사용된 EcoRI 어댑터 전용 프라이머에는 라벨(형광 또는 방사성)이 있습니다. 겔 전기영동 분석은 EcoR1-Msel 단편의 약 1/4000을 나타내는 단편의 패턴(지문)을 나타냅니다.

AFLP’은 RFLP’과 같은 공동 지배적 마커일 수 있습니다. 다형성이 증폭된 영역 내의 서열로 인한 경우 공동 우성(co-dominance)이 발생합니다. 그러나 한 번에 볼 수 있는 밴드의 수 때문에 밴드 세트가 동일한 유전자좌의 다른 대립 유전자에서 유래한다는 것을 입증하려면 추가 증거가 필요합니다.

그러나 다형성이 프라이밍 사이트의 존재/부재로 인한 것이라면 관계가 우세합니다. 비 프라이밍 대립 유전자는 밴드로 감지되지 않습니다. RAPD와 비교하여 가능한 모든 부위를 스크리닝하는 데 필요한 프라이머의 수가 더 적습니다. AFLP는 매핑, 지문 및 유전자형 간의 유전적 거리 계산에 사용할 수 있습니다. AFLP의 장점은 높은 다중성과 따라서 높은 마커 밀도를 생성할 가능성입니다.

AFLP 기술의 한 가지 한계는 게놈 서열 상동성이 90% 미만인 경우 지문이 공통 단편을 거의 공유할 수 없다는 것입니다. 따라서 AFLP는 혼성화 기반 프로브를 사용한 비교 게놈 분석이나 일부 미생물과 같이 빠르게 진화하는 게놈을 비교할 때 사용할 수 없습니다. 반대로 매우 균질한 게놈은 AFLP 분석에 적합하지 않을 수 있습니다.

멸종 위기에 처한 고산 식물(Eryngium alpinum L. (Apiaceae))의 유전적 다양성에 대한 연구는 AFLP 마커가 보존 유전학에서 종내 유전적 다양성의 빠르고 신뢰할 수 있는 평가를 가능하게 함을 보여주었습니다. 이 연구는 멸종 위기에 놓인 식물이 작은 고립된 개체군에서 발생했음을 보여주었습니다 , 이러한 개체군은 높은 유전적 다양성을 포함하고 있어 종의 회복이 가능하다는 좋은 표시입니다.

ii. AFLP의 한계:

1. 이형접합체와 동형접합체를 스코어링하기 위해서는 독자적인 기술이 필요하다. 그렇지 않으면 AFLP가 압도적으로 득점되어야 합니다.

2. 개별 단편에서 유전자좌 특이적 마커를 개발하는 것은 어려울 수 있습니다.

3. 분석할 게놈의 크기에 맞는 다른 키트를 사용해야 합니다.

마이크로위성:

Microsatellites는 종의 유전적 다양성을 결정하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라 품종과 개인, 혈통을 구별할 수 있습니다. 유전적 다양성의 분포는 일반적으로 종, 아종 또는 개체군 구분을 확인하는 데 사용됩니다. 개체군의 지속성은 유전적 변이를 필요로 하는 진화적 중요성의 유지에 부분적으로 의존하기 때문에 다양성의 변화를 모니터링하는 것은 위험에 처한 개체군을 예측하는 데에도 유용할 수 있습니다.

Microsatellites는 일부 종의 인구 통계학적 병목 현상을 추정하는 데 사용되었습니다. 병목 현상이 심각하고 일시적으로 개체군 크기를 줄이는 경우 개체군의 유전적 다양성도 크게 줄일 수 있습니다. 보존 유전학의 일반적인 주제는 병목 현상을 경험한 개체군을 식별하기 위해 유전적 변이를 사용하는 것입니다. 수많은 위협받거나 멸종 위기에 처한 종과 개체군이 유전적 변이 수준이 낮은 것으로 밝혀졌기 때문입니다.

ISSR(단순 시퀀스 반복 간):

ISSR은 Penstemon(Scrophulariaceae)에 대한 연구에서와 같이 식물의 자연 개체군에서 교잡을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 8개의 ISSR 프라이머를 사용하여 4종을 포함하는 잡종 복합체에서 잡종화 및 잡종 종분화의 패턴을 조사하고 꽃가루 매개 유전자 흐름을 조사할 수 있었습니다. 알로자임, 핵 rDNA 및 엽록체 DNA의 제한 부위 변이를 사용한 이전 연구에서는 P. cenranthifolius 이외의 종 간에 유전자 흐름이 발생하는지 여부를 결정하지 못했습니다.

이전 연구는 또한 이배체 잡종 종분화의 가설에 대한 지원을 제공하지 못했습니다. ISSR은 이 연구에서 훨씬 더 성공적인 기술로 입증되어 모든 종과 모든 DNA 접근을 차별화할 수 있습니다. ISSR은 또한 벼의 품종과 다양성을 감지하는 데 사용되어 RFLP보다 훨씬 많은 데이터를 보여줍니다. 이 기술은 아종 수준 이하의 해부를 허용하며 이는 희귀 또는 멸종 위기에 놓인 식물 연구에 적용할 수 있는 좋은 수준을 제공합니다.

ISSR은 종 복합체의 계보와 함께 마크로네시아에서 Olea europaea의 식민지 역사를 결정하기 위해 RAPD 데이터와 함께 사용되었습니다. 두 기술은 또한 바다 로켓(Cakile maritima)과 바다 호랑가시나무(Eryngium maritimum)의 역사적 생물지리학을 조사하는 데 사용되어 광범위하게 유사한 현존하는 분포를 가진 서로 다른 단지 관련이 있는 분류군을 비교합니다. 다른 방법으로 생성된 트리는 토폴로지가 대체로 유사했습니다. 결과를 이용하여 선형 해안선을 따라 종의 확산 경로를 해석할 수 있었다.

RAPD와 ISSR의 공동 사용은 Calamagrostis porteri ssp의 클론 다양성을 조사하는 데에도 사용되었습니다. insperata (Poaceae), 유성 생식이 거의 또는 전혀 없는 희귀 풀이며 영양 번식에 의해 퍼집니다. 물리적 매핑에서 다양한 분자 마커의 상대적 장점과 단점은 표 21.3에 요약되어 있습니다. 이 정보는 RFLP, SSR 및 AFLP 마커가 다형성을 검출하는 데 가장 효과적임을 시사합니다.

그러나 RFLP 검출에 필요한 많은 양의 DNA와 RFLP 분석 자동화의 어려움으로 인해 AFLP와 SSR이 현재 가장 널리 사용되는 마커입니다.

이러한 마커의 주요 용도는 다음과 같습니다.

1. 유전적 다양성의 평가 및 생식질의 특성화.

2. 유전자형의 식별 및 지문.

3. 개체군, 근친교배 및 번식 물질 간의 유전적 거리 추정.

4. 단일 유전자 및 정성적 형질 유전자좌의 검출.

5. 마커 지원 선택.

6. 유용한 후보 유전자의 서열 확인.

물건 # 3. DNA 단편의 제한 매핑:

제한 매핑:

RFLP를 DNA 마커로 사용하는 유전적 매핑은 게놈 내에서 다형성 제한 부위의 위치를 ​​찾을 수 있지만 게놈의 제한 부위 중 극히 일부가 다형성이어서 많은 부위가 이 기술로 매핑되지 않습니다.

우리는 비 다형성 제한 부위 중 일부의 위치를 ​​찾는 대체 방법을 사용하여 게놈 지도에서 마커 밀도를 높입니다. 이것이 제한 매핑이 달성하는 것입니다. 그러나 실제로 이 기술에는 상대적으로 작은 DNA 분자에만 적용할 수 있다는 한계가 있습니다.

제한 매핑 방법론:

제한 지도를 구성하는 가장 간단한 방법은 DNA 분자가 서로 다른 표적 서열을 인식하는 두 개의 서로 다른 제한 효소로 소화될 때 생성되는 단편 크기를 비교하는 것입니다. 제한 효소 EcoRI 및 BamHI를 사용한 예가 그림에 나와 있습니다. 21.12. 먼저, DNA 분자는 효소 중 하나로 분해되고 생성된 단편의 크기는 아가로스 겔 전기영동으로 측정됩니다. 다음으로, 분자는 두 번째 효소로 분해되고 생성된 단편은 다시 아가로스 겔에서 크기가 조정됩니다.

두 가지 효소의 후속 사용 결과는 많은 수의 단편을 생성하는 제한 부위에 대한 명확한 그림을 제공하지만 이 방법은 상대적 위치를 결정할 수 없습니다. 따라서 두 효소를 함께 사용하여 DNA 분자를 절단하면 추가 정보를 얻을 수 있습니다. 그림 21.12에 표시된 예에서 이중 제한을 사용하면 세 개의 사이트를 매핑할 수 있습니다. 그러나 더 큰 EcoRI 조각에는 두 개의 BamHI 사이트가 포함되어 있고 이들 중 바깥쪽의 지도 위치에 대한 두 가지 대체 가능성이 있기 때문에 문제가 발생합니다.

문제는 원래의 DNA 분자로 돌아가 BamHI 자체로 다시 처리하면 해결되지만, 이번에는 예를 들어 최적이 아닌 배양 온도를 유발하는 짧은 시간 동안만 반응을 배양하여 소화가 완료되지 않도록 방지합니다. 이를 부분 제한이라고 하며 더 복잡한 제품 세트로 이어집니다. 완전한 제한 제품은 현재 하나 이상의 절단되지 않은 BamHI 부위를 포함하는 부분적으로 제한된 단편으로 보완되고 있습니다.

그림 21.12에 표시된 예에서 부분 제한 단편 중 하나의 크기는 진단용이며 올바른 맵을 식별할 수 있습니다. 부분 제한은 일반적으로 지도를 완성하는 데 필요한 정보를 제공하지만 제한 사이트가 많은 경우 고려해야 할 여러 조각이 있기 때문에 이러한 유형의 분석은 부피가 커집니다. 대안 전략은 대부분의 단편을 무시할 수 있기 때문에 더 간단합니다. 이것은 부분 소화를 수행하기 전에 시작 DNA 분자의 각 끝에 방사성 또는 다른 유형의 마커를 부착함으로써 달성됩니다.

그 결과 많은 부분 제한 제품이 말단 단편을 포함하지 않아 라벨이 부착된 제품에 대해 아가로스 겔을 스크리닝할 때 나타나지 않기 때문에 “invisible”됩니다(그림 21.12). 가시적인 부분 제한 산물의 크기는 매핑되지 않은 부위가 출발 분자의 말단에 상대적으로 위치할 수 있도록 합니다.

제한 매핑의 규모는 제한 조각의 크기에 따라 제한됩니다. 제한 맵은 사용 중인 효소에 대한 절단 부위가 비교적 적은 경우 생성하기 쉽습니다. 그러나 절단 사이트의 수가 증가함에 따라 맵을 구성하기 위해 크기를 결정하고 비교해야 하는 단일, 이중 및 부분 제한 제품의 수도 증가합니다. 컴퓨터 분석을 사용할 수 있지만 결국 문제가 발생합니다.

다이제스트에 너무 많은 조각이 포함되어 개별 밴드가 아가로스 겔에서 합쳐지는 단계에 도달하여 하나 이상의 조각이 잘못 측정되거나 완전히 누락될 가능성이 높아집니다. 여러 조각의 크기가 비슷하면 모두 식별할 수 있더라도 명확한 지도로 조합하지 못할 수 있습니다. 따라서 제한 매핑은 매핑되는 분자의 제한 부위 빈도에 따라 기술의 상한선을 사용하여 큰 분자보다 작은 분자에 더 적합합니다.

실제로, DNA 분자의 길이가 50kb 미만인 경우 일반적으로 6개의 뉴클레오티드 인식 서열이 있는 효소 선택을 위한 명확한 제한 맵을 구성하는 것이 가능합니다. 제한 맵은 복제된 단편의 길이가 50kb 미만인 경우 박테리아 또는 진핵생물 게놈 DNA가 복제된 후 동일하게 유용합니다. 그 이유는 복제된 영역을 시퀀싱하기 위한 예비 단계로 상세한 제한 맵을 구축할 수 있기 때문입니다. 이것은 큰 게놈을 시퀀싱하는 프로젝트에서 제한 매핑의 중요한 응용 프로그램입니다.

제한 매핑은 표적 DNA 분자에서 드물게 절단 부위가 있을 것으로 예상되는 효소를 선택하여 제한 매핑의 제한을 약간 제거함으로써 50kb보다 큰 전체 게놈의 매핑에 사용할 수 있습니다.

이 희귀 절단기는 두 가지 범주로 나뉩니다.

1. 7개 또는 8개의 뉴클레오티드 인식 서열에서 절단되는 몇 개의 제한 효소. 예는 Sapl(5′-GTCTTC-3′) 및 SgfI(5′-GCGATCGC-3′)입니다. 7개 뉴클레오티드 인식 서열을 가진 효소는 평균적으로 47 = 16,384bp마다 한 번씩 GC 함량이 50%인 DNA 분자를 절단할 것으로 예상됩니다.

8개의 뉴클레오티드 인식 서열을 가진 효소는 48 = 65,536 bp마다 한 번씩 절단되어야 합니다. 이 수치는 BamHI 및 EcoRI와 같은 6개 뉴클레오티드 인식 서열을 가진 효소의 경우 46 = 4096 bp와 비교됩니다.

7개 또는 8개의 뉴클레오티드 인식 서열을 가진 절단기는 대형 분자의 제한 매핑에 자주 사용되지만 이러한 효소가 많이 알려져 있지 않기 때문에 접근 방식은 그다지 유용하지 않습니다.

2. 표적 DNA에서 보기 드문 모티프가 인식 서열에 포함된 효소를 사용할 수 있습니다. 게놈 DNA 분자는 무작위 서열을 갖지 않으며 일부 분자는 특정 모티프에서 현저하게 결핍되어 있습니다. 예를 들어, 서열 5′-CG-3′는 척추동물의 게놈에서 드물다. 척추동물 세포는 이 서열에서 C 뉴클레오티드의 탄소 5에 메틸기를 추가하는 효소를 가지고 있기 때문입니다.

생성된 5-메틸시토신의 지배는 티민을 제공합니다. 그 결과 척추동물이 진화하는 동안 원래 이 게놈에 있던 많은 5′-CG𔃽 서열이 5′-TG-3′로 변환되었습니다.

따라서 5′-CG-3′를 포함하는 부위를 인식하는 제한 효소는 척추동물의 DNA를 비교적 드물게 절단합니다. 예를 들어 Smal(5′-CCCGGG-3′)은 평균적으로 78kb마다 한 번씩 인간 DNA를 절단하고 BssHII(5′-GCGCGC𔃽′)는 390kb마다 한 번 절단합니다.

따라서 희귀 커터를 사용하면 제한 매핑의 가능성이 높아집니다. 동식물의 게놈에 대한 제한 지도를 만드는 것은 여전히 ​​불가능하지만, 복제된 큰 단편과 DNA 분자가 더 작은 원핵생물 및 진핵생물(예: 효모 및 진균)에 이 기술을 사용하는 것은 가능합니다.

희귀 절단기를 사용하는 경우 생성된 제한 단편을 연구하기 위해 특수한 유형의 아가로스 겔 전기영동을 사용해야 할 수도 있습니다. 이는 전기영동 겔에서 DNA 분자의 길이와 이동 속도 사이의 관계가 선형이 아니고 분자가 길어질수록 분해능이 감소하기 때문입니다(그림 21.13A). 이것은 길이가 약 50kb를 초과하는 분자를 분리하는 것이 불가능하다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 이러한 더 긴 분자는 모두 표준 아가로스 겔에서 하나의 천천히 이동하는 밴드로 작동하기 때문입니다.

이들을 분리하기 위해서는 기존의 겔 전기영동에서 사용되는 선형 전기장을 보다 복잡한 전기장으로 교체해야 합니다. 예는 직교 필드 교대 겔 전기영동(OFAGE)에 의해 제공되며, 전기장은 각각 겔 길이에 대해 45°″의 각도로 위치하는 두 쌍의 전극 사이에서 교대합니다(그림 21.13B).

DNA 분자는 여전히 겔을 통해 아래로 이동하지만 필드의 각 변화는 분자를 재정렬하도록 합니다. 더 짧은 분자는 더 긴 것보다 더 빨리 재정렬되어 젤을 통해 더 빠르게 이동합니다. 전반적인 결과는 기존의 겔 전기영동으로 분리된 것보다 훨씬 긴 분자를 분리할 수 있다는 것입니다. 관련 기술로는 CHEF(윤곽 고정 균질 전기장) 및 FIGE(장 반전 겔 전기영동)가 있습니다.


3점 테스트 크로스에 의한 유전자 매핑 | 세포생물학

재조합 빈도는 문제의 유전자 사이의 거리에 직접 비례하며 이러한 값은 연결 맵을 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 3점 테스트 교차(3개의 유전자 포함)는 유전자 사이의 상대적인 거리에 관한 정보를 제공하고 이러한 유전자가 염색체에 존재하는 선형 순서를 알려줍니다.

모든 연결 맵의 중요한 기능은 선형성입니다. 즉, 주어진 연결 그룹의 모든 유전자가 선형 배열로 매핑되도록 표시될 수 있습니다. 동일한 염색체에 세 개의 유전자 A, B, C가 있다고 가정합시다(즉, 연결되어 있음).

이러한 유전자가 염색체에 존재할 수 있는 세 가지 가능한 선형 순서가 있을 수 있습니다. A-B-C, A-C-B 또는 B-A-C입니다. 한 경우에는 B가 중간에 있고 다른 두 경우에는 C와 A가 각각 중간에 있습니다.

따라서 선형 순서를 찾기 위해서는 중앙에 존재하는 유전자를 찾아야 한다.

이를 위해 삼중 교배 ABC/abc(교배 ABC/ABC X abc/abc에서 얻음)와 삼중 동형접합 열성 abc/abc의 교배를 포함하는 3점 검정 교배가 이루어집니다. 얻은 자손은 잡종에 의해 형성된 배우자를 나타냅니다. A-B-C를 유전자 순서로 가정하면 예상되는 결과를 주어진 그림 8.16과 같이 도식적으로 나타낼 수 있습니다.

8가지 유형의 자손에 대한 가상 빈도는 그림 8.17에 나열되어 있으며 연결 맵 작성에 사용할 수 있습니다.

연결 유전자 매핑 구축:

결합 맵은 재결합 빈도의 도움으로 준비됩니다.

3개의 배유 특성이 포함된 옥수수의 예를 살펴보겠습니다. 이 세 가지 특성은 유색 호황(C) 대 무색 호조(c), 완전 배유(Sh) 대 수축된 배유(sh) 및 비납질 배유(Wx) 대 왁스성 배유(wx)입니다. 1922년 C.B. Hutchinson이 제시한 데이터는 그림 8.18에 나와 있습니다.

C-Sh, Sh-Wx, C-Wx의 3가지 재조합 값은 C, Sh, Wx의 3가지 유전자의 선형 순서를 찾기 위해 계산되어야 합니다. 제시된 데이터에서 부모 유형의 자손은 더 높은 빈도로 존재합니다.

C와 sh는 P에 함께 존재합니다.1, 그러므로 그들의 분리를 보여주는 자손은 C와 Sh 사이의 재조합으로 기록될 것이다. 유사하게 sh와 Wx 사이뿐만 아니라 C와 Wx 사이의 재조합도 기록될 수 있습니다.

3개의 유전자의 재조합 값 사이의 수학적 관계는 유전자 순서를 결정하는데 이용될 수 있다. 예제의 X, Y 및 Z 값(그림 8.17)에서 유전자 순서를 계산할 수 있습니다.

Z = X -I- Y인 경우 유전자의 순서는 A-B-C입니다.

Z = X – Y인 경우 유전자의 순서는 A-C-B입니다.

Z = Y – X이면 유전자의 순서는 B-A-C입니다.

예(그림 8-18)에서 재조합 및 합성 값 C-Wx(21.7%)는 (C-sh) + (sh – Wx) = 3.5 + 18.4 = 21.9%의 재조합 값과 거의 동일합니다. 따라서 sh는 C와 Wx 사이에 위치해야 합니다. 유전자 순서를 결정하는 또 다른 방법은 자손의 부모 및 식물과 이중 교차 재조합 클래스의 대립형질 조합을 비교하는 것입니다.

자손의 8개(4쌍) 표현형 클래스 중에서, 한 쌍은 부모(비재조합) 클래스를 나타내는 가장 높은 빈도를 가지며 한 쌍은 이중 교차 재조합 클래스를 나타내는 가장 낮은 빈도를 갖습니다.

예(그림 8.18)에서 가장 빈도가 높은 자손 클래스는 비재조합 배우자인 C sh Wx 및 c Sh wx에서 발생하고 가장 낮은 빈도의 자손 클래스는 이중 교차 재조합 배우자인 C Sh Wx 및 c sh wx에서 발생합니다.

이중 교차 재조합 배우자[(C sh Wx 및 C Sh Wx) 또는 (c Sh wx 및 c sh wx)]와 비재조합 배우자의 대립형질 배열을 비교하면 Sh 또는 sh가 중간. 따라서 유전자 순서는 C-sh-Wx가 됩니다.

유전자 매핑 거리 및 단위:

맵 거리는 센티모건(cM)이라고도 하는 맵 단위(m.u.)로 표시되는 재조합 빈도로 제공됩니다.

1% 재조합 = 1m.u. = 1cm

따라서 위의 예(그림 8.18)의 경우 연결 맵은 다음과 같습니다.

Linkage map은 유전자 순서가 데이터에서 직접 검출될 때 부모와 이중 교차 및 자손 재조합 클래스의 대립형질 조합을 비교하여 다른 계산으로 준비할 수 있습니다. 그림 8.18의 예에서 결정된 유전자 순서는 C-sh-Wx입니다.

3점 시험 교배에서 일부 부모 조합은 이중 교배에서 발생합니다(일부 다중 교배의 산물은 재조합이 아님). 이러한 교차는 말단 유전자 사이의 재조합 빈도를 결정하기 위해 포함될 수 없습니다. 따라서 재조합 빈도에 기반한 모든 지도 거리는 물리적 지도 거리보다 과소평가될 수 있습니다.

두 유전자좌가 염색체에서 더 멀리 떨어져 있을 때, 그들 사이에 이중 교차가 발생하여 재조합체를 가리는 경향이 있습니다. 따라서 멀리 연결된 유전자좌는 일반적으로 실제보다 더 가깝게 나타납니다. 따라서 더 정확한 지도 dis­tances는 매우 밀접하게 연결된 위치에 설정된 것입니다.

따라서 직접 측정한 장거리보다 근거리 합산이 더 정확합니다. 예(그림 18.8)에서 합산된 근거리 값(3.5 + 18.4 = 21.9)과 긴 거리 값(21.7)의 차이는 21.9 – 21.7 = 0.2이며, 이는 거리 값 더블 크로스오버는 포함되지 않습니다.

따라서 지도상의 장거리에서는 측정된 지도 거리(재결합 빈도)와 실제 지도 거리가 일치하지 않고 둘 사이의 선형 관계가 좋지 않습니다. 두 유전자 사이의 재조합 빈도는 절대 50을 초과하지 않지만 지도 거리는 50을 초과할 수 있습니다.

값이 낮을수록 선형 관계가 있지만 recombination­bination 값이 50%에 가까워지면 선형 관계가 점차 사라지고 재조합 빈도는 항상 맵 거리보다 작습니다. 이는 재조합체를 가리는 경향이 있는 이중 및 짝수 다중 교차가 더 많이 존재하기 때문입니다.

유전자 매핑 기능:

실제 지도 거리는 재결합 빈도를 기반으로 측정된 지도 거리와 혼동되어서는 안 됩니다(&S). 재조합 빈도는 유전자좌 사이의 지도 거리에 대한 비교적 정확한 추정치를 얻기 위해 수학적 처리(수정 및 보정)가 필요합니다. 실제 지도 거리는 실제로 Haldane(1919)이 수행한 매핑 기능을 사용하여 얻을 수 있습니다.

이는 실제 맵 거리와 곡선 형태를 가정하는 재결합 주파수(RF) 사이의 관계를 반영하며(그림 8.19A), 더 긴 재결합 빈도에 대해 예상되는 증가된 맵 거리를 보여줍니다. 물리적 거리의 정확한 측정은 감수분열당 해당 세그먼트에서 발생하는 교차의 평균 수(m)입니다.

따라서 매핑 함수 접근 방식은 RF를 ‘m’에 관련시키는 함수를 찾는 것입니다. 모든 염색체 영역에서 다양한 교차 가능성 및 가능성은 0, 1, 2, 3, 4 또는 그 이상입니다. 임의의 수의 교차는 50% recom­binants의 빈도를 생성합니다(그림 8.19B). 따라서 중요한 유일한 클래스는 0 클래스입니다.

따라서 RF의 진정한 결정자는 크로스오버가 없는 클래스와 0이 아닌 수의 크로스오버가 있는 클래스의 상대적 크기입니다.

재조합을 담당하는 염색체 및 시모솜을 따라 교차의 발생은 평균 값이 낮은 이벤트에 사용되는 푸아송 분포라는 통계적 분포로 설명할 수 있습니다. 염색체의 작은 영역에서 교차는 감수분열을 겪는 총 세포 수 중 소수의 세포에서 발생합니다. 이 작은 영역에서 크로스오버의 평균값(m)을 안다면

M = 크로스오버의 평균 수,

I = 실제 교차 수.

예를 들어 특정 간격에 대해 평균 하나의 물리적 교차 이벤트가 있는 경우 일부 셀에는 해당 간격에 대한 교차가 없을 수 있지만 다른 셀에는 하나, 둘, 셋 등이 있습니다.

해당 구간에 대해 교차가 없는 셀의 빈도는 푸아송 분포를 사용하여 계산할 수 있습니다.

따라서 전체 모집단(즉, 1.0)에서 해당 지역에 하나 이상의 교차가 있는 셀의 빈도는 다음과 같습니다.:

1 – e -m = 1 – 0.37 = 0.63. 이 셀은 50% 제품 재조합 및 결합을 가지므로 재조합 주파수 RF = ½(1 – e -m ) = ½ X 0.63 = 0.315입니다. 따라서 하나의 물리적 교차 이벤트의 연결 간격은 31.5%의 재조합 산물만 표시하는 반면 50%의 재조합은 예상됩니다.

RF가 알려진 경우 m을 계산할 수 있습니다.

RF = ½(1 – e -m ) 또는 2RF = 1 – e -m ,

또는 e -m = 1 – 2RF 또는 -m = 로그N(1 – 2RF),

어디 로그N = 자연 로그,

또는, m = -logN(1 – 2RF) = 매핑 기능.

예를 들어, 테스트 교차 RF가 27.5%인 경우 계산기를 사용하여 e -m = 1 – 2 X 0.275 = 0.45인 경우 m = 0.8을 추론할 수 있습니다. 즉, 해당 염색체 영역에서 감수분열당 0.8개의 교차가 있습니다.

마지막 단계는 이 물리적 지도 거리 측정을 수정된 지도 단위로 변환하는 것입니다. 매우 작은 유전 영역에서 RF는 다중 교차가 없기 때문에 물리적 거리의 정확한 측정이 될 것으로 예상됩니다. 사실, 감수 분열은 크로스오버가 없거나 하나의 크로스오버를 보여줍니다.

교차 빈도(m)는 m /2 왜냐하면 재조합체는 1/2 단일 교차 클래스에서 발생하는 염색분체. 이것은 ‘m’과 수정된 재조합 분획 사이의 일반적인 관계를 정의하며, m2.

따라서 위의 예에서 ‘m’ 값 0.8은 수정된 재조합 분획 0.8/로 변환될 수 있습니다.2=0.4(40%) 또는 40개의 지도 단위, 이는 27.5m.u보다 실질적으로 더 큽니다. 관찰된 RF에서 추론됩니다.

‘m’ 값 또는 실제 평균 교차 수는 지역의 실제 지도 거리의 지표가 됩니다(m = 1 = 50 cM, m = 2 = 100 cM, m = 3 = 150 cM, m = 4 = 200cm).RF 값에 대해 플롯할 때 매핑 기능을 사용하여 파생된 값, 최대 10%의 RF 값은 맵 단위와 선형이지만 더 높은 값의 경우 관계가 좋지 않습니다(예: RF = 27.5). %, m = 0.8 = 40뮤 = 40cm

따라서 매핑 기능을 사용하지 않고 직접 매핑에 RF 값을 사용하면 거리는 과소 평가됩니다.


유전학 -- 지도 단위

아래 문제에 대한 수정: 다양한 자손의 수를 합하면 10,000이 아니라 9900이 되며, 이는 가정된 총계라는 것을 방금 깨달았습니다. 그래서 문제 #2의 경우 무작위로 100을 재조합 숫자에 추가했고 정답인 30.1을 얻었습니다.

그러나 문제 #1에서는 같은 일이 작동하지 않았습니다. 재조합 수에 100을 더하면 정답이 1.2가 되며 이는 정확하지 않습니다. 30.1 - 29(sp-cn에서의 거리에서 px-cn까지의 거리를 뺀 값) 사이의 거리를 구성하는 정답 1.1도 아닙니다.

그래서 여기 이 새로운 반전에 대한 제 질문이 있습니다. 1) 왜 100명의 자손이 다양한 종류의 자손에서 제외됩니까? 이것은 실제 실험에서 일어나는 일을 어떻게 반영합니까? 2) 100명의 자손을 추가할 위치와 추가하지 말아야 할 위치를 어떻게 알 수 있습니까? px-cn 사이의 거리는 추가로 100이 필요하지 않았습니다. 그리고 sp-cn 사이의 거리는 필요했습니다. 3) 그리고 왜 이것이 px-sp 사이의 거리에서 작동하지 않습니까?

안녕하세요. 이 문제를 파악할 수 없습니다.

열성 제2염색체 돌연변이 pn, px, sp에 대해 이형접합성인 암컷은 세 가지 돌연변이 모두에 대해 동형접합인 수컷과 교배된다. 자손은 다음과 같습니다.

px sp cn 1410
픽셀 sp + 3498
픽셀 + cn 1
픽셀 + + 11
+ sp cn 8
+ sp + 0(보이지 않음)
+ + CN 3483
+ + + 1489
-----
총 10,000

나는 중간 유전자가 px라는 것을 올바르게 알아 냈습니다.
나는 그 사이의 거리가
px-cn은 20m.u입니다.

그러나 나는 1) 사이의 거리를 알아낼 수없는 것 같습니다.
px-sp 또는 2) sp-cn 사이의 거리.

먼저 위에 나열된 클래스에 다음 유형을 위에 나열된 순서대로 할당했습니다.

SCO(싱글 크로스오버)
피(부모)
DCO(더블 크로스오버)
스코
스코
DCO
NS
스코

1) px-sp의 RF를 알아내려면: [(1 + 11 + 8 + 0) / 10,000] x 100 = 0.2 m.u.

1) sp-cn의 RF를 계산하려면: [(1410 + 11 + 8 + 1489) / 10,000] x 100 = 29.18 m.u.

그러나 그 대답 중 어느 것도 옳지 않습니다.

이 문제를 해결하는 방법을 설명해 주시겠습니까?

© BrainMass Inc. brainmass.com 2021년 3월 4일 오후 5시 38분 ad1c9bdddf
https://brainmass.com/biology/genetics/genetics-map-units-3764

솔루션 미리보기

나는 이것이 질문의 오타라고 예상합니다. "누락된" 100명의 자손에 대해 추측할 필요가 없습니다. 실제 실험에서는 10000과 같은 근사한 둥근 숫자를 제공할 가능성이 없지만 (정직한) 연구원은 거기에 없는 숫자를 더하지 않습니다. 마지막으로, px sp cn 및 px sp +, 그리고 + + cn 및 + + +의 숫자를 귀하가 제공한 숫자로 바꾸신 것 같습니다(적어도 문제에 대한 시도를 기반으로 함).
<br><br>그래서 px sp +가 1410이고 ++ cn이 .


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초파리의 연결된 유전자에 대한 증거

이 그림은 두 문자가 다른 파리 간의 테스트 교배를 보여줍니다.NS) 및 날개 크기(vg). 암컷은 두 유전자에 대해 이형접합체이며 표현형이 야생형이므로 회색 몸체와 정상적인 날개를 보입니다.b+ NS 그리고 vg+ vg). 수컷은 동형접합 열성이며 두 특성 모두에 대해 돌연변이 표현형을 나타내므로 흑체와 흔적 날개를 나타낸다.NS NS 그리고 vg vg). 때 T.H. Morgan은 이 특정 실험을 기록하고 표현형에 따라 자손을 분류했는데, 그는 부모의 표현형이 자손 사이에서 불균형적으로 대표된다는 것을 발견했습니다. 두 캐릭터가 다른 염색체에 있고 독립적으로 분류된다면 Morgan은 1:1:1:1의 부모 표현형에 대한 재조합 표현형의 비율을 볼 것으로 예상했을 것입니다. 그러나 불균형한 자손에 대한 Morgan의 관찰은 그로 하여금 체색과 날개 크기에 대한 유전자가 초파리 그들은 같은 염색체에 있기 때문에 일반적으로 부모에서 자손으로 함께 전달됩니다. 따라서 흑체색 유전자와 흔적 날개 유전자가 연결되어 있다. 이것은 이들 유전자의 유전적 위치가 서로 가깝고 동일한 염색체에서 발견된다는 것을 의미합니다.


수치. 교차는 재조합 표현형을 설명합니다. (이미지를 클릭하면 확대됩니다)

문제 10: 자손의 비율이 9:3:3:1인 예외? - 생물학 프로젝트 웹사이트에서 이 질문을 살펴보세요. 이전에 dihybrid cross에 대해 배웠을 때 이 문제를 본 것을 기억할 수 있지만 특히 이 자습서의 주제에 적용할 수 있습니다.


연계지도 구축

연결 지도는 각 염색체의 특정 물리적 지점이 아니라 서로에 대해 알려진 유전자 또는 마커의 위치를 ​​나타내는 종의 염색체 지도입니다.Linkage 맵은 유전자 맵과 다릅니다. Thomas Hunt Morgan은 연결된 유전자 사이의 교차량이 다르다는 것을 관찰했습니다. 교차 빈도는 염색체에서 유전자를 분리하는 거리를 나타냅니다. 모건’s 학생 알프레드 스터테반트 링키지 맵이라고도 하는 최초의 유전자 – 맵을 개발했습니다.

Sturtevant는 연결된 유전자 사이의 거리가 멀수록 자매가 아닌 염색분체 사이에서 교차할 가능성이 더 크다고 제안했습니다. 재조합 수를 측정하면 유전자 사이의 거리를 측정할 수 있습니다. 이 거리를 a라고 합니다. 유전자 지도 단위(m.u.), 또는 센티모건. 100개 중 하나의 감수분열 산물이 재조합되는 유전자 사이의 거리로 정의됩니다. 재조합 주파수 I %의 (RF)는 I m.u와 동일합니다. 연관 맵은 동일한 염색체에 존재하는 여러 형질 간의 맵 거리를 찾아 생성됩니다. 특성 간의 상당한 간격이 방지됩니다. 여러 재조합 이벤트로 인해 부정확성을 유발할 수 있습니다.

연관 매핑은 유전 질환을 일으키는 유전자의 위치를 ​​식별하는 데 중요합니다. 정상 인구에서 유전적 특성과 마커는 가능한 모든 조합으로 나타납니다. 조합의 빈도는 개별 유전자의 빈도에 의해 결정됩니다.

연결 지도는 상동 염색체의 교차 동안 마커 간의 재조합 빈도를 기반으로 합니다. 두 유전자 마커 사이의 재조합(분리) 빈도가 높을수록 더 멀리 떨어져 있습니다. 반대로, 마커 간의 연관 빈도가 높을수록 :헴 사이의 물리적 거리가 더 작아집니다. 역사적으로, 원래 사용된 마커는 코딩 DNA 서열에서 파생된 검출 가능한 표현형(효소 생산, 눈 색깔)이었습니다.

유전자 지도는 연구자가 이미 알려진 마커의 유전적 연결을 테스트하여 다른 유전자와 같은 다른 마커를 찾는 데 도움이 됩니다.


유전자 분석 소개. 7판.

지금까지 이중 이형 접합체의 교차에서 이중 열성 테스터에 대한 연결을 살펴보았습니다. 복잡성의 다음 수준은 삼중 이형 접합체와 삼중 열성 테스터의 교차입니다. 3점 검정 교차라고 하는 이러한 종류의 교차는 연결 분석에 사용되는 표준 접근 방식을 보여줍니다. 우리는 여기에서 그러한 십자가의 두 가지 예를 고려할 것입니다.

먼저 세 가지에 중점을 둡니다. 초파리 비야생형 대립유전자를 가진 유전자 (줄여서 순판, 또는 특정 흉부 강모의 손실), EC (줄여서 섬게, 또는 거칠어진 눈 표면), vg (줄여서 흔적 날개). 우리는 건널 수 있습니다 / · EC/EC · vg/vg 삼중 이형 접합체를 생성하기 위해 야생형 파리와 삼중 열성 파리, / +  · EC/EC +  · vg/vg + . 우리는 삼중 열성 테스터 남성과 이형 접합 여성을 시험 교배하여 이러한 이형 접합체의 재조합을 분석합니다. 이러한 테스트 크로스의 결과는 다음과 같습니다. 자손은 heterozygous 여성에서 파생된 gametic genotypes로 나열됩니다. 8가지 배우자 유형이 가능하며 1008마리의 자손 파리 샘플에서 다음 숫자로 계산되었습니다.

이러한 교배를 분석하는 체계적인 방법은 가능한 모든 재조합 빈도를 계산하는 것이지만 그렇게 하기 전에 데이터에서 명백한 패턴을 검사하는 것은 항상 가치가 있습니다. 언뜻 보면 앞의 데이터에서 유전자가 모두 연결되지 않은 경우 예상되는 1:1:1:1:1:1:1:1 비율과 상당한 편차가 있음을 알 수 있습니다. 따라서 한 번에 한 쌍의 유전자좌를 취하여 재조합 빈도 값을 계산하기 시작합니다. 시작 그리고 EC loci(무시 vg 당분간 locus), 우리는 gametic genotypes 중 어느 것이 재조합인지 결정합니다. 그리고 EC. 이형접합체가  · EC 그리고 +  · EC + 배우자, 우리는 감수 분열의 재조합 산물이  · EC + 그리고 +  · EC. 목록에서 이러한 유형이 12 +� +� +� =�이 있음을 알 수 있습니다.  ×� =𠁕.5뮤 이 빈도는 이러한 유전자좌가 다음과 같이 동일한 염색체에 연결되어야 함을 알려줍니다.

이제 다음 사이의 재조합을 살펴보겠습니다. 그리고 vg 유전자좌. “input” 부모의 유전자형은 sc vg 그리고 +  vg + , 그래서 우리는 의 빈도를 계산해야 합니다 vg + 그리고 +  vg 자손 유형(이번에는 무시). 243 +� +� + 가 있습니다.EC16 =� 재조합체는 506/1008이 50%의 RF에 매우 가깝기 때문에 우리는 다음과 같은 결론을 내립니다. 그리고 vg 유전자좌는 연결되어 있지 않으며 아마도 같은 염색체에 있지 않을 것입니다. 연결 관계를 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

이제 EC 그리고 vg loci도 연결 해제되어야 합니다. 목록에 있는 재조합체를 추가하고 RF를 계산하면 이를 확인할 수 있습니다. (해보십시오.) 연결에 대한 이러한 추론을 수행하면 테스트 크로스의 부모를 다음과 같이 다시 작성할 수 있습니다. +  EC + /EC  vg + /vg × EC/EC  vg/vg.

두 번째 예는 다음과 같습니다. 초파리 사용된다, 몇 가지 더 중요한 유전적 개념을 소개할 것입니다. 여기서 비야생형 대립유전자는 V (주홍색 눈), 이력서 (횡맥이 없거나 날개에 횡맥이 없음), CT (날개 가장자리를 자르거나 잘게 썬 것). 이번에는 부모 주식은 유전자형의 동형 접합 이중 열성 파리입니다. V + /V +  · 이력서/이력서 · CT/CT 유전자형의 동형접합 단일 열성 파리 V/V · 이력서 + /이력서 +  · CT + /CT + . 이 교배로부터 유전자형의 삼중 이형접합 자손 V/V +  · 이력서/이력서 +  · CT/CT +가 얻어지고 이 유전자형의 암컷은 유전자형의 삼중 열성으로 시험교배됩니다. V/V · 이력서/이력서 · CT/CT. 이 시험 교배에서 8개의 자손 유형을 결정하는 암컷 생식 유전자형은 총 1448개의 파리 샘플 중에서 숫자와 함께 여기에 표시됩니다.

다시 한 번, 표준 재조합 접근 방식이 필요하지만 모체 및 재조합 유형의 분류에 주의해야 합니다. 삼중 이형 접합체에 대한 부모 입력 유전자형은 다음과 같습니다. V +  · 이력서 · CT 그리고 V · 이력서 +  · CT + 우리는 재조합을 구성하는 것을 결정할 때 이것을 고려해야 합니다.

시작 V 그리고 이력서 유전자좌, 우리는 재조합체가 유전자형임을 알 수 있습니다 V · 이력서 그리고 V +  · 이력서 + 및 45 +� +� +� =�개의 이러한 재조합체가 있다는 사실. 총 1448개의 파리 중에서 이 숫자는 18.5%의 RF를 제공합니다.

를 위해 V 그리고 CT 유전자좌, 재조합체는 V · CT 그리고 V +  · CT + . 1448개의 파리 중 89 +� +𠁓 +𠁕 =�의 이러한 재조합체가 02005191%입니다.

을위한 CT 그리고 이력서, 재조합체는 이력서 · CT + 그리고 이력서 +  · CT. 1448 퍼센트 중 45 +� +𠁓 +𠁕 =�이 있습니다. 따라서 RF&#=0#20%

RF 값이 모두 50%보다 상당히 작기 때문에 모든 유전자좌는 동일한 염색체에 연결되어 있습니다. 왜냐하면 V 그리고 이력서 loci는 가장 큰 RF 값을 나타내므로 가장 멀리 떨어져 있어야 합니다. CT 궤적은 그들 사이에 있어야 합니다. 다음과 같이 지도를 그릴 수 있습니다.

테스트 크로스는 다음과 같이 다시 작성할 수 있습니다. V +  이력서CT/V이력서 +  CT +  × VCT이력서/VCT이력서.

여기에서 몇 가지 중요한 사항에 유의하십시오. 첫째, 우리는 자손 유전자형 목록과 다른 유전자 순서를 추론했습니다. 운동의 요점은 이들 유전자의 연결 관계를 결정하는 것이었기 때문에 원래 목록은 데이터가 분석되기 전에 단순히 순서를 알 수 없었을 뿐 아니라 필연적으로 임의적이었습니다.

둘째, 우리는 확실히 CT 사이에 V 그리고 이력서 그리고 그 사이의 거리는 얼마인지 CT 지도 단위의 이러한 위치. 그러나 우리는 임의로 배치했습니다. V 왼쪽으로 그리고 이력서 오른쪽 지도는 똑같이 잘 뒤집힐 수 있습니다.

세 번째로 주목해야 할 점은 두 개의 더 작은 지도 거리인 13.2m.u. 및 6.4 m.u., 18.5 m.u.보다 큰 19.6 m.u.까지 합산한 거리 V 그리고 이력서. 왜 그런가요? 이 질문에 대한 답은 우리의 재조합 분류에서 가장 희귀한 두 부류를 분석한 방식에 있습니다. V 그리고 이력서 유전자좌. 이제 지도가 있으므로 이 두 개의 희귀 클래스가 실제로 두 개의 교차에서 발생하는 이중 재조합체임을 알 수 있습니다(그림 5-12). 그러나 우리는 계산하지 않았습니다 VCT이력서 + 그리고 V +  CT +  이력서 RF 값을 계산할 때 유전자형 V 그리고 이력서 결국, 관련하여 V 그리고 이력서, 상위 조합(V이력서 + 그리고 V +  이력서). 그러나 우리 지도에 비추어 볼 때 이것이 두 지역 사이의 거리를 과소평가했다는 것을 알 수 있습니다. V 및 위치. 가장 희귀한 두 클래스를 계산해야 할 뿐만 아니라 각각이 이중 재조합 클래스를 나타내기 때문에 각각을 두 번 세어야 합니다. 따라서 45 +� +� +�𰾒ߕ+𠁓‥ 숫자를 추가하여 값을 수정할 수 있습니다. + 이력서5 =�. 총 1448개 중 이 수치는 정확히 19.6%로 두 성분 값의 합과 같다.

그림 5-12

이중 교차의 예. 이중 교차는 외부 유전자좌에서 부모 대립 유전자 조합을 갖는 이중 재조합 염색분체를 생성합니다.

이제 우리는 이 교배의 데이터에 대해 약간의 경험을 가졌으므로 자손 목록을 되돌아보고 재조합 빈도 분석 없이 검사를 통해 유전자 순서를 추론하는 것이 일반적으로 가능하다는 것을 알 수 있습니다. 세 가지 유전자 순서만 가능하며 각각 중간 위치에 다른 유전자가 있습니다. 일반적으로 이중 재조합 클래스가 가장 작은 것이 사실입니다. 그림 5-13과 같이 이중 교차에 의해 형성된 가장 작은 클래스와 하나의 주문만 호환되어야 합니다. 하나의 주문만이 유전자형의 이중 재조합을 제공합니다. VCT이력서 + 그리고 V +  CT +  이력서. 이중 교배를 탐지하는 능력은 이 자손의 어머니가 이형접합성이 아닌 경우 두 교배 사이에 이형접합 유전자가 있는지에 달려 있다는 점에 유의하십시오. CT/CT + , 우리는 이중 재조합 클래스를 식별할 수 없었습니다.

그림 5-13

3개의 유전자가 있으면 3개의 유전자 순서만 가능합니다. 이중 교차는 각 유전자 순서에 대해 고유한 이중 재조합 유전자형을 생성합니다. 첫 번째 가능성만이 텍스트의 데이터와 호환됩니다.

마지막으로 연결 맵은 표준 맵 단위를 사용하여 서로 관련하여 위치를 매핑할 뿐입니다. 우리는 유전자좌가 염색체의 어디에 있는지, 심지어 어떤 특정 염색체에 있는지도 모릅니다. 연결 지도는 본질적으로 17장에서 볼 수 있는 것처럼 특수한 종류의 세포유전학적 분석을 적용해야만 특정 염색체 및 특정 염색체 영역과 상관될 수 있는 추상 구조입니다.

메세지

3개(또는 그 이상)-포인트 테스트 크로스를 사용하면 3개(또는 그 이상) 유전자 간의 연결을 하나의 크로스에서 평가할 수 있습니다.

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유전적 지도와 물리적 지도

재조합 표현형을 세어 염색체 매핑은 다음을 생성합니다. 유전자 지도 염색체의. 그러나 염색체의 모든 유전자는 단일 DNA 분자에 통합되어 있습니다. 유전자는 단순히 관찰된 형질(표현형)을 생성하는 산물을 암호화하는 분자(개방형 판독 프레임 또는 ORF)의 일부입니다. DNA 시퀀싱의 급속한 발전으로 수백 개의 미생물과 여러 진핵생물에 대한 완전한 게놈이 생성되었습니다.

완전한 서열을 가지면 유전자의 순서와 간격을 직접 결정할 수 있습니다. 이렇게 그려진 지도를 물리적 지도.

유전자 지도와 염색체의 물리적 지도 사이의 관계는 무엇입니까? 대략적인 경험에 따르면 염색체의 1cM은 1메가염기(1Mb = 106bp)의 DNA를 포함합니다. 그러나 위에서 언급한 이유로 이 관계는 대략적인 것입니다. 인간 여성의 유전자 지도는 남성의 동일한 지도보다 평균 90% 더 길지만 염색체에는 동일한 수의 염기쌍이 있습니다. 그래서 그들의 물리적 지도 동일합니다.